2019 Fiscal Year Annual Research Report
Neural mechanisms underlying inhibition of habits
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17H04749
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| Research Institution | Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University |
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Principal Investigator |
青木 祥 沖縄科学技術大学院大学, 神経生物学研究ユニット, 研究員 (80720672)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 線条体 / 手続き記憶 / 習慣 / マウス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動作の癖はどのように直せるのか。これは、スポーツ現場や学校教育において、競技者のみならず指導者、児童・生徒が直面する難題である。本研究は、動物モデルを用いて、動きの癖を抑制・改善するメカニズムを解明する。研究代表者の先行研究において、行動の切り替えに線条体コリン作動性介在ニューロンが不可欠であることが分かっている（Aoki et al., J Neurosci., 2015）。本研究は、同ニューロンが位置する大脳基底核およびその周辺脳領域が習慣動作の抑制に果たす役割を明らかにする。2017年度までに、線条体コリン作動性介在ニューロンの神経活動を人為的に亢進させると、習慣動作を抑制し新たな動作を獲得する能力が高まることを見出した（Aoki et al., Eur J Neurosci., 2018）。2018年度では、対象動物を遺伝学的手法の適用に優れるマウスに切り替えて実験を行った。行動課題として線条体依存的な手続き記憶（シークエンス学習）を基盤として、マウスが特定のシークエンス動作を長期間の学習を経て獲得したのちに、別のシークエンスを再学習する課題を構築した。興味深いことに、前頭前野の損傷は再学習時特異的に学習効率を減少させることを発見した。続いて、2019年度では大脳基底核の下流領域の一つである上丘の局所的損傷も再学習に特異的な障害を引き起こすことが分かった。これらの結果は、前頭前野と上丘がシークエンス動作の再学習、習慣的動作の修正に不可欠な領域であることを示唆する。さらに、前頭前野と上丘が協働的に機能している可能性を調べるため、それらが投射する脳領域を調べた結果、線条体へ強い入力をもつ視床束傍核が前頭前野と上丘のシナプス入力を受けることを明らかにした。この知見は、前頭前野と上丘からの情報が視床束傍核に集まり、シークエンス再学習を支えている可能性を示唆する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2019年度は、習慣的なシークエンス動作の再学習を担う神経基盤をさらに探索した。その結果、大脳基底核の下流領域の一つである上丘に興味深い知見を見出した。具体的には、上丘の薬理学的な局所的損傷は、シークエンス動作の最初の学習には影響を及ぼさないが、再学習において学習障害を引き起こすことが分かった。これは、上丘が前頭前野と協働してシークエンス動作の再学習すなわち習慣的動作の改善を促進している可能性を示唆する。続いて、前頭前野と上丘の機能がそれぞれ独立しているのか、それとも協働的に機能しているのか調べるため、これら二つの領域が投射し情報が収束するであろう脳領域を探した。その結果、線条体へ強い入力をもつ視床の束傍核が前頭前野と上丘のどちらのシナプス入力も受けることを発見した。この知見は、前頭前野と上丘からの情報が視床の束傍核に集まることでシークエンス動作の再学習を支えている可能性を示している。これらの進捗を踏まえると、習慣的動作の抑制・改善を担う神経メカニズムの一端が明らかになったと考えられ、研究目的の達成に近づいたと評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究においては、前頭前野と上丘および視床束傍核を中心とした神経回路のシークエンス学習・再学習における役割を解明する必要があり、神経活動操作と神経活動記録を組み合わせたアプローチが有用となると考えられる。
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Research Products
(4 results)
